Departamento de Matemática e Ciências Experimentais
Física e Química A – 10.º Ano
Atividade Prático-Laboratorial – APL 0.1 Física
Assunto: Rendimento no aquecimento
Questão Problema:
Como podemos aumentar o rendimento no aquecimento?
Introdução
Para aquecer uma determinada quantidade de água vamos utilizar quatro fontes de energia diferentes:
Micro-ondas
Cafeteira elétrica
Placa elétrica
Calorímetro
Para responder à questão problema, é necessário determinar a quantidade de energia despendida para
aumentar a temperatura de uma certa massa de água e a quantidade de energia que essa massa de
água efetivamente recebeu.
E fornecida  Eútil  E dissipada
A quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura da água, é calculada a partir da
seguinte expressão:
Q  m  c  
Q – Energia necessária para fazer variar a temperatura da água
m – massa de água
ΔƟ – variação da temperatura da água
c – capacidade térmica mássica (constante que caracteriza o comportamento de cada substância)
3
-1
cágua = 4,186 x 10 J kg ºC
-1
Procedimento
1. Medir por meio duma proveta um certo volume de água.
2. Aquecer a água usando uma das fontes de calor.
Cuidado! Analisa as características das fontes de energia antes de as ligar.
1
1ª Parte
Registo das medidas:
Fonte de Energia
Massa de
Intervalo de tempo
Potência da fonte
Temperatura
Temperatura
água (kg)
de aquecimento (s)
de energia (W)
inicial Ɵi (ºC)
final Ɵf (ºC)
Micro-ondas
0,200
60
Cafeteira elétrica
0,400
60
Placa elétrica
0,200
360
Δ (ºC)
Tratamento de dados:
Micro-ondas
Cafeteira elétrica
Placa elétrica
1. Cálculo da energia elétrica fornecida
2. Cálculo da energia que foi transferida, como calor, para a água
3. Cálculo do rendimento no aquecimento
2
2ª Parte
Fonte de energia – Sistema de aquecimento elétrico com calorímetro
As expressões matemáticas seguintes permitem determinar a energia fornecida ao sistema.
Como:
O rendimento no aquecimento (  ), de uma certa massa de água, obtém-se através da expressão
matemática:
Também se pode obter através da expressão matemática:
Registo das medidas:
Massa de água aquecida ___________
Intervalo de tempo
Temperatura inicial
Temperatura final
Diferença de
Intensidade de
de aquecimento (s)
Ɵi (ºC)
Ɵf (ºC)
potencial (V)
corrente (A)
3
Tratamento de dados:
1. Cálculo da energia elétrica fornecida.
2. Cálculo da energia que foi transferida, como calor, para a água.
3. Cálculo do rendimento no aquecimento.
Conclusão:
Compare os resultados obtidos, tendo em conta as condições em que foram realizadas os vários ensaios
e responda à questão problema.
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____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
3ª Parte
Com o objetivo de determinar o rendimento no aquecimento de uma porção de água, um grupo de
alunos, realizou a experiência da 2ª parte anotando os valores, de minuto a minuto.
Resultados experimentais obtidos
Na tabela ao lado apresentam-se os valores
t (s)
Ɵ (ºC)
U (V)
I (A)
obtidos para a temperatura (Ɵ), diferença de
0
17,7
7,22
7,46
potencial
dum
60
19,8
7,25
7,39
calorímetro (U) e da intensidade de corrente (I), no
120
23,8
7,26
7,38
intervalo de tempo de 5 minutos, quando se
180
27,2
7,27
7,38
aqueceram 200 g de água.
240
30,0
7,26
7,39
300
33,1
7,27
7,39
aos
terminais
da
resistência
4
Exploração dos resultados
1. Preencha a tabela seguinte com os valores experimentais médios da diferença de potencial e da
intensidade de corrente, bem como os desvios das referidas grandezas e as suas incertezas
absolutas:
U (V)
̅ (V)
|
̅ | (V)
δa (V)
I (A)
7,22
7,46
7,25
7,39
7,26
7,38
7,27
7,38
7,26
7,39
7,27
7,39
U = (________ ± _______) ___
̅ (A)
|
|̅ (A)
δa (A)
I = (________ ± ________) ___
2. Construa o gráfico da temperatura
obtida pela água, em função do
tempo (Ɵ = f (t)).
3. A partir do declive da reta, determine
a potência útil (1).
4. Determine a potência fornecida (2).
5. Determine o rendimento do processo (3).
Prof. Luís Perna
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